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Instalaciones eléctricas para PC’s
1. Conceptos eléctricos básicos
2. Guía para instalar el computador
- Productos en el mercado
- Fuentes
I. CONCEPTOS ELECTRICOS BASICOS
Para poder entender el material o artículo es necesario aclarar o reforzar algunos de los términos más utilizados en la instalación de redes eléctricas para computadores:
1. ¿Qué es la electricidad? Todos los elementos de la naturaleza están compuestos de átomos y una de las partículas principales de todos los átomos son los electrones, los cuales se pueden desplazar de un átomo a otro, incluso entre materiales diferentes, formando "corrientes eléctricas" que recorren miles de kilómetros por segundo. La unidad para medir la corriente eléctrica es el "amperio", que equivale aproximadamente a un flujo de 6’250,000’000,000’000,000 (6.25 x 1018) electrones cada segundo.
2. Materiales conductores y aislantes: Todos los materiales conocidos, en mayor o menor grado, permiten el flujo de la corriente eléctrica a través de ellos, sin embargo, en todos los casos, también presentan una "resistencia" (o impedancia) al paso de dicha corriente. Mientras menos resistencia eléctrica presente un material, se considera un mejor conductor y mientras más resistencia presente será un mejor aislante.
Los mejores conductores de electricidad son los metales como el oro, la plata, el cobre o el aluminio y los mejores aislantes son el vidrio, la mica y algunos materiales sintéticos, por ejemplo el PVC. Entre los dos extremos están todos los otros materiales que conocemos y su conductividad o resistencia puede variar dependiendo de muchas condiciones. Por ejemplo, el agua salada es mucho mejor conductor que el agua pura, la arcilla es mejor conductor que la arena o el concreto, la madera es mejor conductor cuando está verde que cuando está seca, y la piel humana es mejor conductor cuando está húmeda.
El silicio, al igual que algunos otros elementos conocidos como "semiconductores", varía su resistencia al aplicarle pequeñas señales eléctricas, lo cual ha permitido crear toda la industria electrónica moderna.
2. ¿Por qué se presenta la corriente eléctrica? Hay muchos fenómenos físicos y químicos que incitan la formación de corrientes eléctricas. La forma más elemental de generar electricidad estática es frotando determinados materiales: Por ejemplo, al frotar un peine de plástico con un paño o nuestro cuerpo con ciertos vestidos o tapetes, o al rozar el viento seco y frío el automóvil en que viajamos. En cada caso, el peine, nuestro cuerpo o el automóvil se van cargando lentamente con electricidad estática, superando el "nivel normal" de la superficie terrestre o de los objetos circundantes.
Debido a que ningún átomo se puede quedar sin electrones ni soportar más de los que le corresponden, la corriente eléctrica siempre tiende a circular. Si no existe ninguna fuerza externa (voltaje) que impulse a los electrones o si estos no tienen un camino para regresar y completar el circuito, la corriente eléctrica simplemente "no circula". La única excepción al movimiento circular de la corriente la constituye la electricidad estática que consiste en el desplazamiento o la acumulación de partículas (iones) de ciertos materiales que tienen la capacidad de almacenar una carga eléctrica positiva o negativa.
3. ¿Qué es el voltaje? La fuerza que impulsa a los electrones o a las partículas cargadas a desplazarse y formar corrientes eléctricas es lo que se denomina "voltaje" o "tensión" y a pesar de la creencia popular, el voltaje en sí no hace ningún daño y es un concepto completamente relativo: Por eso las golondrinas se pueden posar tranquilamente en las líneas de alta tensión, y bien podrían pensar que lo que está electrizado es la superficie terrestre y no es el cable donde están paradas.
4. Realmente el peligro no está en tocar un objeto electrizado sino en tocar, al mismo tiempo, dos o más objetos que estén a voltajes diferentes. Por ejemplo, cuando un gallinazo toca con sus alas dos líneas de alta tensión, o una línea y el poste, inmediatamente muere electrocutado por la corriente que circula a través de su cuerpo. Cuando sentimos que "nos coge la corriente" al bajarnos del automóvil, fue por tocar al mismo tiempo la tierra y el carro, y toda la electricidad estática almacenada en el automóvil durante el viaje se descargó a tierra a través de nuestro cuerpo.
La cantidad de corriente eléctrica que circula entre dos puntos depende tanto de la diferencia del voltaje aplicado como de la resistencia (Corriente = Voltaje / Resistencia): mientras más alto sea el voltaje o menor sea la resistencia, mayor será la corriente: Por lo tanto, puede ser mucho más peligroso tocar un conductor de 110 voltios estando en la bañera (baja resistencia), que tocar una línea de alta tensión estando debidamente aislado (alta resistencia).
Por lo general, las personas no tenemos que manejar altos voltajes en nuestra vida diaria: La mayoría de las pilas tienen un voltaje de 1.5 voltios entre los terminales (+) y el (-), la batería del carro tiene 12 voltios, un tomacorriente tiene aproximadamente 110 voltios, y los cables de "alta tensión" tienen entre 10,000 y 500,000 voltios con respecto a la superficie terrestre.
5. ¿Por qué se presentan los rayos? Sin lugar a dudas, el fenómeno eléctrico más espectacular de la naturaleza son los rayos: Por la acción del viento y del sol, las nubes se van cargando lentamente de electricidad estática, y cuando la diferencia de voltaje con relación a la superficie terrestre, o a las nubes vecinas, alcanza varios millones de voltios, el aire se ioniza (se vuelve mejor conductor) y toda la energía almacenada en la nube se descarga instantáneamente, produciendo corrientes eléctricas del orden de 10.000 a 50.000 amperios. El trueno se produce cuando el movimiento de las partículas ionizadas de aire sobrepasa la velocidad del sonido.
Desafortunadamente, con excepción de historias de ficción como "Frankestein" o "Regreso al Futuro", la humanidad nunca ha podido aprovechar la inmensa energía de los rayos, ni librarse de sus efectos destructivos.
6. Aprovechamiento de la energía eléctrica: Durante muchos años, la electricidad (estática) no pasó de ser un fenómeno casi sobrenatural, sin ninguna utilidad para la humanidad. Sin embargo, a mediados del siglo XIX se descubrió la estrecha relación que existe entre la electricidad y el magnetismo, con lo cual ha sido posible convertir fácilmente la energía mecánica en eléctrica o magnética y viceversa.
Los generadores eléctricos convierten la energía mecánica (hidráulica, térmica o nuclear) en energía eléctrica. Los motores eléctricos la convierten nuevamente en energía mecánica, y gracias a los transformadores eléctricos, ha sido posible transportar la energía eléctrica miles de kilómetros con gran eficiencia e interconectar países enteros: A la salida de los generadores se instala un poderoso transformador que aumenta el voltaje miles de veces, con lo cual se disminuye proporcionalmente la corriente y se reducen cuadráticamente las pérdidas en los cables durante el transporte (si se aumenta mil veces el voltaje, se disminuyen un millón de veces las pérdidas). Al llegar a las ciudades o centros de consumo, una serie de transformadores van reduciendo consecutivamente el voltaje hasta llegar a las casas con cerca de 110 voltios, con los cuales se alimentan las lámparas, las herramientas eléctricas y todos los electrodomésticos.
¿Por qué es peligrosa la electricidad? La corriente eléctrica, al circular a través de cualquier objeto produce un aumento de temperatura que crece cuadráticamente con su magnitud, es decir, que cada vez que se duplica la corriente, se cuadruplica la energía producida, y esta corriente, dependiendo del material por el cual circule, puede causar desde un insignificante aumento en la temperatura de un alambre conductor hasta graves quemaduras en el cuerpo humano o un incendio en un bosque o en una edificación.
Una misma corriente, dependiendo del sitio por el cual circule, puede causar mayor o menor daño. Por ejemplo, si una corriente continua de 20 miliamperios (0.02 amperios) nos circula entre dos dedos de una misma mano, probablemente no nos cause más que una ligera molestia, sin embargo, nos puede causar la muerte si nos circula por el pecho y atraviesa el corazón. Igualmente, una corriente de 1 amperio apenas alcanza a encender una bombilla de 100 vatios, pero puede causar un incendio si atraviesa una viga de madera o un material inflamable.
El caso del niño y las tijeras: Cuando un niño mete la punta de las tijeras de su mamá en una de las ranuras del tomacorriente, los 110 voltios impulsan una pequeña corriente a través de su cuerpo, en el mejor de los casos suficiente para hacerlo llorar un buen rato. La corriente no sólo tuvo que atravesar el cuerpo del niño, sino también el piso, la acera y la calle hasta regresar al transformador público, y la suma de las resistencias de todos estos materiales afortunadamente la limitó a unos pocos miliamperios (si el niño es zurdo, es posible que la corriente alcance a causarle un paro cardíaco).
Si el niño mete al mismo tiempo las dos puntas de las tijeras en las dos ranuras del tomacorriente, causa un "cortocircuito": La baja resistencia de las tijeras permite que los 110 voltios impulsen a cientos o miles de amperios a través de los dos alambres que conectan el tomacorriente con el transformador, disparando inmediatamente el "breaker" o el fusible de protección. Es posible que al niño no le pase más que un gran susto, pero las tijeras probablemente quedarán inservibles.
Normas Internacionales de Seguridad Eléctrica: Desde finales del siglo pasado, los principales países industrializados se han preocupado por establecer una serie de normas de seguridad eléctrica con el fin de proteger, básicamente a las personas y de paso sus bienes, de los peligros que involucra el uso de la electricidad. En los EEUU, el primer código fue desarrollado en 1897 como resultado del trabajo conjunto de varios organismos de seguros, eléctricos, arquitectónicos y otros. A partir de 1911 la National Fire Protection Association (Asociación Nacional de Protección contra el Fuego - NFPA) lo bautizó con el nombre de National Electrical Code - NEC, y desde entonces ha sido la entidad encargada de revisarlo y actualizarlo cada tres años.
El Código Eléctrico Nacional Colombiano: En 1982 el Instituto Colombiano de Normas Técnicas - ICONTEC acogió una traducción casi textual del NEC de los EEUU de 1981, realizada en Venezuela, la cual fue discutida y homologada como Norma Técnica Colombiana NTC-2050. El 6 de Octubre de 1987, la Superintendencia de Industria y Comercio la oficializó como Código Eléctrico Nacional Colombiano - CEC, mediante la resolución 1936, dándole el carácter obligatorio para todo el territorio nacional.
Mediante la misma resolución, el Instituto Colombiano de Energía Eléctrica - ICEL y todas las Empresas Electrificadoras y de Energía del país fueron encargadas de velar por su divulgación y cumplimiento por parte de todos los ingenieros, instaladores, interventores e inspectores comprometidos en las labores de instalaciones eléctricas domiciliarias, industriales y comerciales. Sin embargo, más de 10 años después, el CEC sigue siendo casi desconocido en Colombia y las Empresas de Energía no suelen revisar las instalaciones más allá del contador público.
¿Por qué en los EEUU sí se cumple el National Electrical Code? Además de las diferencias culturales y económicas entre Colombia y los EEUU y del hecho de que el NEC es 100 años mas viejo que el CEC, existen un par de poderosas razones que han estimulado el cumplimiento del NEC:
En primer lugar, las compañías de seguros de los EEUU tienen inspectores especializados que, después de cada siniestro, inspeccionan minuciosamente las instalaciones eléctricas buscando cualquier violación de las reglas vigentes del NEC cuando se efectuó la instalación, con el fin de no tener que pagar el seguro.
La segunda razón es que tan pronto se determina que la causa de una muerte o de un accidente grave fue una violación del NEC, los abogados de la parte afectada, entablan inmensas demandas en contra de los constructores o electricistas responsables, pudiéndolos castigar con cárcel, hasta 30 ó 40 años después de haber sido realizada la instalación. Por lo tanto, no sólo las compañías de seguros sino los mismos constructores y electricistas son los más interesados en estudiar y cumplir hasta el más mínimo detalle del Código
¿Por qué no se cumple el Código Eléctrico Colombiano? En Colombia, por el contrario, la falta de divulgación, la dificultad de conseguirlo, el alto precio, la mala traducción o la complejidad de algunas de las normas y, principalmente, el hecho de que hasta ahora nadie lo haya hecho cumplir, han logrado mantener a la mayoría de los instaladores, electricistas y constructores completamente ajenos al Código Eléctrico Colombiano. En Noviembre de 1998, tras más de diez años de estudio, finalmente se autorizó la primera actualización del CEC, un voluminoso libro de más de 1000 páginas que acaba de ser publicado (desafortunadamente sólo se puede conseguir en las sedes del ICONTEC por la no despreciable suma de $95,000).
Las compañías de seguros colombianas, no solamente han permanecido al margen de la elaboración y divulgación del CEC sino que, inconscientemente, en muchos casos han alcahueteado su incumplimiento al avalar prácticas que violan abiertamente el Código... Tal vez la más notoria de todas estas violaciones tiene que ver con las instalaciones de tierra de los computadores: basta con que el asegurado reemplace el tomacorriente por uno con el polo de tierra y lo conecte a una varilla metálica enterrada en el patio para darle validez a la póliza... ¿Pero dónde está el pecado?
¿Cómo es la instalación eléctrica de nuestras casas? A la mayoría de nuestras casas llegan tres cables gruesos desde el transformador público: los dos "fases" que traen la corriente eléctrica y el "neutro" que la lleva de vuelta después de alimentar los electrodomésticos. Al neutro también se le conoce como el "conductor puesto a tierra" ya que siempre esté conectado a una varilla (electrodo de tierra) enterrada al pie del transformador y últimamente (gracias a que el CEC así lo exige desde 1987) también a un segundo electrodo enterrado al pie del contador de energía o del tablero eléctrico principal de la edificación, por lo tanto, el conductor neutro generalmente se puede tocar sin peligro de electrizarse. Por el contrario, cada uno de los conductores fases tiene un voltaje de 110 voltios aproximadamente, con relación al neutro y a la superficie terrestre, y de 220 voltios entre uno y otro.
Como medida de seguridad, el CEC exige que todos los tomacorrientes tengan una de las ranuras mayor que la otra, y se instalen de tal manera que el conductor fase quede en la ranura pequeña y el neutro en la más grande. Así, al apagar el interruptor de cualquier aparato que tenga el enchufe polarizado (una pata más ancha que la otra) se bloqueará la entrada y no la salida de la corriente.
Nota curiosa: Esta convención busca que al niño de las tijeras le dé más dificultad introducirlas por la ranura más estrecha del fase que por la más amplia del neutro.
¿Para qué sirve la instalación de tierra? La mayoría de los equipos de oficina, herramientas y electrodomésticos modernos (especialmente los que tienen gabinete metálico) tienen una tercera pata en el enchufe, conocida como "polo de tierra", cuya función principal no tiene nada que ver con el funcionamiento del equipo sino con proteger la vida de las personas en caso de una falla en la instalación eléctrica, de un cortocircuito o de una descarga estática o atmosférica, y en el caso específico de los computadores, se utiliza además como referencia para lograr una óptima comunicación entre sus distintos componentes.
Lo que se busca con la instalación de tierra es garantizar que, aún bajo condiciones de falla, no se presenten voltajes peligrosos entre las personas y su medio ambiente, y para poder lograr esto, es necesario conectar entre sí todas las partes metálicas expuestas de los aparatos eléctricos, los gabinetes, tuberías y cajas metálicas utilizadas en la instalación eléctrica. Además, todos estos elementos deben conectarse a su vez con la estructura metálica de la edificación, con las tuberías internas de acueducto, gas o alcantarillado y con el conductor neutro de la instalación eléctrica en el tablero eléctrico principal, de tal manera que si se presenta un cortocircuito entre alguno de los conductores fases y cualquier objeto metálico, se dispare inmediatamente el "breaker" correspondiente, y en caso de que caiga un rayo cerca, todos los objetos del edificio, incluyendo a las personas, se carguen al mismo voltaje y no se presenten diferencias de voltaje peligrosas entre unos y otros.
La historia de La Garza y El Toro: "Bajo las ramas de un frondoso árbol, se resguardaban de la lluvia una Garza y un Toro... De repente cayó un poderoso rayo y la Garza horrorizada, vio cómo el toro se desplomaba a su lado arrojando humo por todo su cuerpo..."
¿Por qué murió el Toro y la Garza no? Al caer el rayo sobre el árbol, su inmensa corriente se dispersó rápidamente por todo el terreno circundante, electrizándolo a diferentes voltajes: desde millones de voltios al pié del árbol hasta unos pocos voltios en los potreros vecinos. El toro, por estar parado en sus cuatro patas, recibió cuatro niveles de voltaje diferentes (uno en cada pata), lo cual permitió que parte de la corriente del rayo circulara a través de su cuerpo. La Garza, por haber estado parada en una sola pata, recibió el mismo voltaje en todo su cuerpo y, por lo tanto, al igual que las golondrinas posadas en los cables de alta tensión, la corriente no pudo circular a través de ella.
Una buena instalación eléctrica debe ser como la Garza: "puesta a tierra" en un sólo punto.
¿Cómo se hacen las instalaciones de tierra en Colombia? Desafortunadamente en nuestro medio, muy pocas personas tienen claro para qué sirve la instalación de tierra y, por lo tanto, muy pocas construcciones tienen siquiera los tomacorrientes bien polarizados o la "barra de tierras" en el tablero eléctrico principal. La mayoría de los colombianos creen que para conectar un aparato cuyo enchufe tenga el polo de tierra, basta arrancarle la "pata redonda" o aislársela con un "adaptador de dos a tres patas" o, en el mejor de los casos, contratar a un electricista para que rápidamente les instale la tierra.
Cuando un electricista típico colombiano recibe dicha orden, generalmente reemplaza el tomacorriente por uno con el polo de tierra, lo polariza adecuadamente (el fase en la ranura menor) y le conecta el polo de tierra a una tubería metálica o a una varilla (copperweld) enterrada en el patio más cercano. Esta práctica, no sólo deja al cliente satisfecho y al electricista orgulloso de su trabajo, sino que muy probablemente será aprobada por el vendedor del computador y por el corredor de seguros, sin que ninguno sospeche que lo que se hizo está prohibido por todos los códigos eléctricos internacionales, incluyendo el CEC, y que tanto las personas como los equipos quedan completamente desprotegidos en caso de un rayo o de una falla grave en la instalación eléctrica.
La mayoría de las instalaciones de computadores en Colombia son como el Toro: puestas a tierra en varios puntos diferentes (con una "pata" en el patio y otra al pie del transformador).
El caso de las "chanclas" y el corto en la nevera: Cuando la muchacha del servicio doméstico se quejaba de que la "cogía la luz" cada vez abría la nevera, la señora le insistía en que se pusiera las "chanclas" y no siguiera andando descalza. Sin embargo, cuando el patrón se enteró del problema, simplemente desconectó la nevera, le dio media vuelta al enchufe y orgullosamente anunció: ¡asunto arreglado!
Las dos soluciones efectivamente redujeron la corriente a través de la muchacha: en el primer caso, aunque la nevera seguía electrizada, la alta resistencia de las "chanclas" evitaba que la corriente circulara a través del cuerpo de la muchacha y regresara al transformador público. En el segundo caso la nevera dejó de estar electrizada, pues al invertir el enchufe, el "corto" que había entre el conductor fase y el chasís de la nevera, se pasó para el neutro (el voltaje entre el neutro y el piso normalmente es de muy pocos voltios).
Si el patrón hubiera optado por conectar el chasís de la nevera a la varilla enterrada en el patio que le instalaron para el computador, no sólo la nevera habría seguido "cogiendo" a la muchacha, sino que el computador también se habría electrizado. Sin embargo, si la casa hubiera tenido una instalación eléctrica acorde con el CEC, el corto simplemente habría disparado el "breaker" de la nevera y ésta habría tenido que ser reparada. A la muchacha nunca la habría cogido la corriente y el computador tampoco se habría visto afectado.
¿Por qué no sirve de protección la varilla enterrada en el patio? La razón por la cual un "electrodo de tierra independiente" no brinda ninguna protección en caso de un cortocircuito es que la corriente de falla debe pasar por la varilla del patio y recorrer el terreno entre ésta y la varilla de tierra del transformador público, atravesando en muchos casos, decenas de metros de tierra o concreto (materiales con alta resistencia) que limitan la corriente a valores por debajo del disparo de los "breakers" o los fusibles de protección.
Además, en caso de que caiga un rayo cerca (recordar la historia de La Garza y El Toro), se presentan miles de voltios entre las dos varillas y, por lo tanto, entre los conductores de neutro y tierra que llegan al tomacorriente, lo cual puede dañar los computadores aunque estén apagados (los fabricantes de computadores recomiendan mantener el voltaje entre neutro y tierra por debajo de 3 voltios).
¿Por qué no se pueden "puentear" el neutro y el polo de tierra en el tomacorriente? Qué bueno sería poder utilizar el neutro como conductor de tierra, tal como lo aconseja una conocida publicación colombiana sobre el manejo del computador, que tranquilamente recomienda unir los tornillos del polo de tierra y del neutro en los tomacorrientes. Pero desgraciadamente, esto también está completamente prohibido por el Código ya que si por cualquier motivo se llega a desconectar el neutro, o si accidentalmente se invierte la polaridad de los cables de alimentación, el polo de tierra quedaría conectado directamente a la fase, pudiendo dañar los equipos y electrizando a las personas que estén en contacto con ellos.
¿Cómo se puede entonces instalar un tomacorriente con polo de tierra donde no exista instalación de tierra, sin violar el Código Eléctrico? Las únicas dos soluciones que ofrece el Código son:
1) Asegurarse de que el tablero eléctrico principal de la edificación esté efectivamente conectado a tierra y tenga una platina especial conocida como "barra de tierras", desde la cual se debe instalar un nuevo cable (desnudo o de color verde) y llevarlo por el mismo conducto por el que van los cables del fase y el neutro hasta el polo de tierra del nuevo tomacorriente.
2) Instalar un "transformador de aislamiento" para crear un "sistema derivado independiente", conectar el devanado secundario del transformador a un "electrodo de tierra independiente" y alimentar el nuevo tomacorriente de dicho sistema.
¿Cuál es actualmente la mejor solución? En resumen, está prohibido utilizar un "electrodo de tierra independiente" a menos que sea para conectar un transformador de aislamiento y crear un "sistema derivado independiente". Con el fin de facilitar la implementación de dicha solución se distribuyen en el mercado reguladores de voltaje con transformadores de aislamiento incorporados, lo que facilita que se produzcan actualmente "acondicionadores" de voltaje, con los cuales se han logrado instalar, de forma segura, miles de computadores en sitios donde no existe una adecuada instalación de tierra.
Hasta la fecha, los acondicionadores de voltaje con transformador de aislamiento siguen siendo la única solución técnicamente aceptada para poder instalar un computador en tales condiciones.
¿Cuál es la diferencia entre un "acondicionador" y un "regulador" de voltaje? En apariencia pueden parecer iguales pero realmente cumplen funciones diferentes, aunque complementarias o suplementarias en algunos casos:
El término "acondicionador de voltaje" generalmente se refiere a un protector eléctrico con transformador de aislamiento que permite instalar aparatos con polo de tierra en edificaciones donde no exista una adecuada instalación de tierra, sin violar el CEC. Algunos modelos de acondicionadores pueden actuar también como "reguladores de voltaje" y "cortapicos".
Los "reguladores" o "estabilizadores" de voltaje, por su parte, son protectores eléctricos diseñados para mantener el voltaje dentro de un rango determinado (por ejemplo entre 110 y 120 voltios AC), aumentándolo si está muy bajo o reduciéndolo si está muy alto.
¿Qué pasa si el "acondicionador" se instala sin conexión a tierra? El Código exige que los "sistemas derivados aislados" se conecten a un "electrodo de tierra independiente" (a la estructura metálica del edificio, a la tubería metálica del acueducto o a una varilla de cooperweld enterrada en el patio). Sin embargo, en el caso de acondicionadores pequeños (de menos de 2 kVA) los riesgos por no hacerlo son mínimos ya que en cualquier caso, el acondicionador brinda completa protección contra cortos y rayos inducidos en la acometida eléctrica. El sistema eléctrico proporcionado por un acondicionador sin conexión a tierra, es equivalente al de un avión, donde los computadores de la nave pueden trabajar perfectamente aunque no exista una línea a tierra.
¿Cómo proteger los equipos telefónicos de los rayos? Una instalación eléctrica que cumpla con el CEC o en su defecto, una instalación corregida con un buen acondicionador de voltaje, garantizan en gran medida que nunca se presenten voltajes peligrosos entre la tierra y las dos líneas de alimentación (fase y neutro), sin embargo, si se presenta un rayo sobre las líneas telefónicas, ¿cómo evitar que se dañen el fax, el módem del computador, la planta telefónica o el teléfono inalámbrico?
La corriente del rayo siempre busca desesperadamente llegar a la tierra y generalmente el camino más fácil es a través del neutro de la instalación eléctrica, saltando a través de las tarjetas electrónicas de las máquinas de fax, de los módem de los computadores, o de los equipos telefónicos (contestadores o teléfonos inalámbricos) que a su vez estén conectadas a la red eléctrica. Para evitar este problema, es necesario instalar protectores especiales que intercepten la corriente del rayo en las líneas telefónicas y, por medio de descargadores especiales, la conduzcan rápidamente a tierra antes de que alcance a dañar los equipos telefónicos.
¿Cómo proteger los electrodomésticos de los rayos? En caso de presentarse un rayo, una buena instalación de tierra es fundamental para reducir el riesgo a las personas, de los altos voltajes que podrían presentarse entre los electrodomésticos y su medio ambiente. Sin embargo, para evitar que se dañen los electrodomésticos, es preciso limitar también el voltaje entre los conductores fases y el neutro por medio de "supresores de picos", y la solución más efectiva es instalar en el tablero eléctrico principal de la edificación un protector de sobretensiones de alta capacidad que cobije las tres líneas de alimentación que vienen del transformador público. Adicionalmente se deben instalar mutitomas con filtros especiales y supresores de picos entre las tres líneas de alimentación para proteger los equipos más delicados, y en el caso de los televisores, VHS o decodificadores satelitales o de TV-Cable, se deben utilizar protectores especiales para evitar que las sobretensiones inducidas en los cables de antena alcancen a dañarlos.
Qué es una UPS? Los sistemas de alimentación ininterrumpida UPS cumplen la función de mantener el suministro de energía estable al PC por más que este se corte. A diferencia de los SPS que trabajan con un circuito cargador de batería que alimenta al PC mediante un circuito inversor de 12V de CC a 220V de AC solo cuando un sensor detecta que se a cortado el suministro de la línea domiciliaria; en una UPS el PC siempre es alimentado por el circuito inversor y la o las baterías comienzan a descargarse cuando se corta el suministro de la red domiciliaria.
El tiempo que una UPS pueda mantener en funcionamiento al PC una vez que se cortó el suministro de energía depende la potencia que consuma la PC y de las características y capacidades de carga del UPS, esta de mas decir que mientras más capacidad de carga y mejoras de diseño presente un UPS mayor será se precio.
II. GUÍA PARA INSTALAR EL COMPUTADOR
Introducción
La mayoría de los equipos eléctricos y electrónicos (entre ellos los computadores personales) han sido diseñados para poder conectarse directamente en cualquier oficina o residencia típica de los países desarrollados donde, desde hace muchos años, se exige el cumplimiento de estrictas normas de seguridad para las instalaciones eléctricas. El "National Electrical Code" o NEC de los Estados Unidos ha sido traducido recientemente a nuestro idioma y adaptado a las condiciones específicas de varios países latinoamericanos.
La norma NTC-2050, disponible en el Instituto Colombiano de Normas Técnicas ICONTEC, fue declarada "Código Eléctrico Colombiano" o CEC y oficializada con carácter de obligatoria para todo el territorio colombiano mediante la resolución 1936-87 de la Superintendencia de Industria y Comercio.
Ya que el CEC está fuera del alcance de la mayoría de los colombianos por su extensión, lenguaje técnico y alto precio, en este artículo se ha querido resumir las principales normas y conceptos técnicos relacionados con la instalación de computadores. Se estima que más del 95% de las instalaciones eléctricas de computadores en Colombia violan el CEC y si entre ellas está la de su computador, la compañía de seguros o su proveedor podrán rehusarse a reconocerle cualquier daño.
Conceptos básicos
Los conductores utilizados para alimentar los aparatos eléctricos se conocen como fase y neutro. La fase, es la encargada de llevarle la corriente al equipo desde el transformador público, pasando por el "breaker" (disyuntor que se dispara cuando la corriente excede la capacidad de los cables) y el interruptor (switch) que permite encenderlo o apagarlo. Una vez la corriente haya alimentado el equipo, debe regresar nuevamente hasta el transformador utilizando el conductor neutro.
La mayoría de las instalaciones residenciales y rurales tienen dos fases de 110 voltios (220 entre ellos) mientras que las de los edificios y las zonas industriales tienen tres fases de 120 voltios (208 entre ellos). En todas las instalaciones, las empresas de energía conectan el neutro a una varilla enterrada (electrodo) al pie del poste del transformador, con lo cual le aplican el mismo voltaje (tensión) del terreno donde está situada la edificación (cero voltios), de tal manera que cualquier persona podría tocarlo sin electrizarse. Sin embargo, hay que tener la precaución de no tocar los conductores fases a menos que la persona se aísle completamente. Recuerde que la corriente eléctrica sólo circula si varias partes del cuerpo tocan voltajes diferentes (observe que las golondrinas sólo tocan un cable de alta tensión a la vez).
Con el fin de garantizar que al apagar el interruptor se desconecte el conductor fase, para impedir la entrada de la corriente al equipo (y no el neutro para evitar su salida), el CEC exige la utilización de tomacorrientes polarizados que se distinguen por tener el conector del neutro un poco mayor que el de la fase. Todos los equipos que tengan gabinete metálico deben utilizar tomacorrientes con polo de tierra, los cuales, además de ser polarizados, tienen un tercer conector conocido como "polo de tierra".
El concepto de tierra es uno de los más importantes y menos entendido por los responsables de diseñar las instalaciones eléctricas, al igual que por los jefes de sistemas, técnicos e instaladores de computadores, constituyéndose en el capítulo más violado del CEC.
La finalidad primordial de la tierra es garantizar la protección de las personas que estén en contacto directo con equipos eléctricos o con sus gabinetes metálicos, limitando su tensión en caso de una descarga atmosférica y garantizando el disparo inmediato de los breakers o fusibles en caso de un cortocircuito. Además, en el caso de los computadores, la tierra debe servirles de referencia común para los circuitos digitales y las comunicaciones electrónicas.
A pesar de que el CEC lo exige, la mayoría de las instalaciones eléctricas en Colombia no cuentan con una varilla enterrada (electrodo) al pie del tablero principal (algunas la tienen al pie del contador) que "ponga a tierra" el conductor neutro (reforzando la labor del electrodo de tierra del transformador público) y en muy pocos casos poseen un conductor de tierra que a partir de dicho tablero, conecte todos los conductos y cajas metálicas de la instalación, además de los equipos que requieran conexión a tierra.
¿De dónde se debe tomar la tierra?
Cuando se requiere instalar un tomacorriente con polo de tierra para instalar un computador, generalmente se opta por alguna de las siguientes alternativas:
- Dejar desconectado el polo de tierra del tomacorriente no es más que un engaño: el computador queda completamente desprotegido ante un cortocircuito y expuesto a las descargas estáticas y al ruido eléctrico de modo común (voltaje entre el neutro y la tierra) que representan su mayor peligro.
- Conectar el polo de tierra a una varilla independiente es el procedimiento más común a pesar de estar expresamente prohibido por el CEC (a menos que se utilice un transformador de aislamiento) ya que no protege contra cortos y en caso de presentarse un rayo en el transformador público se producen arcos de corriente entre el neutro y la tierra que pueden quemar el computador aunque se encuentre apagado o tenga regulador de voltaje, UPS o cortapicos.
- Conectar el polo de tierra al conductor neutro está expresamente prohibido por el CEC ya que no sólo el computador queda expuesto al voltaje residual del neutro (ruido eléctrico) sino que podría electrizarse en caso de desconectarse accidentalmente el neutro o de invertirse la polaridad del circuito. El neutro y la tierra deben ser conductores completamente diferentes y sólo se deben unir en el tablero principal o en un transformador de aislamiento. Está prohibido hacer un "puente" entre el neutro y la tierra del tomacorriente como lo han sugerido algunas publicaciones.
- Conectar el polo de tierra al conductor general de tierra proveniente del tablero principal parecería la solución ideal ya que así lo permite el CEC. Sin embargo, la mayoría de los fabricantes de computadores recomiendan seguir ciertos requisitos.
Requisitos especiales de los computadores
- Utilizar una línea de tierra aislada que no sea compartida por otros equipos ni toque los conductos, las cajas, ni los gabinetes metálicos de la instalación eléctrica para evitar el "ruido eléctrico" inducido por cortos o fallas en otros circuitos.
- Verificar que el voltaje entre el neutro y la tierra en el tomacorriente del computador permanezca por debajo de uno o dos voltios para garantizar la seguridad de las comunicaciones electrónicas entre los distintos componentes de computador (y entre éste y los demás computadores interconectados en red).
Para lograr una línea de tierra aislada se debe instalar un cable aislado (no desnudo) y preferiblemente sin empalmes, desde la "barra de tierras" del tablero principal hasta las tomas de los computadores, verificando que éstos sean tomacorrientes especiales de tierra aislada, donde el polo de tierra no haga contacto con la caja metálica de conexiones como sí ocurre en las tomas normales con polo a tierra.
Ya que las normas internacionales exigen la unión del neutro y tierra en las "barras" del tablero principal (o en el transformador de aislamiento), el voltaje que se presenta entre ellos no es más que la caída de tensión en el cable del neutro entre dicha unión y el tomacorriente, y es proporcional a la corriente que circula a través del cable y a su resistencia eléctrica (Voltaje = Corriente x Resistencia). Observe que la línea de tierra aislada conserva cero voltios en toda su extensión ya que, en condiciones normales, no circula ninguna corriente a través de ella (Voltaje = cero x Resistencia).
Por lo tanto, las únicas formas de reducir el voltaje entre neutro y tierra, permitidas por el CEC, son:
- Disminuir la corriente por las líneas de alimentación, instalando nuevos cables de fase(s), neutro y tierra aislada desde el tablero principal, que alimenten exclusivamente los tomas de los computadores y evitando conectar en ellos otros equipos diferentes.
- Reducir la resistencia de los cables de alimentación, reemplazándolos por otros de mayor calibre (menor resistencia por cada metro de longitud). Pero tenga en cuenta que el CEC exige que la línea de tierra sea de igual calibre que los cables de alimentación y que todos vayan por el mismo conducto desde el tablero principal.
- Reducir la longitud de los cables de alimentación y por lo tanto su resistencia, instalando un transformador de aislamiento lo más cerca posible a los computadores.
¿Cuál es entonces la solución ideal?
Del panorama anterior se desprende que la solución más fácil, práctica y económica para corregir una instalación que no haya sido diseñada originalmente para cumplir con el CEC y satisfacer las recomendaciones de los fabricantes de computadores, es crear un nuevo sistema eléctrico "derivado separadamente" por medio de un transformador de aislamiento.
Las principales ventajas al usar un transformador de aislamiento son:
- No hay que modificar la instalación eléctrica general.
- Se puede utilizar un electrodo de tierra independiente (varilla enterrada, tubería metálica o estructura del edificio) sin importar si el tablero principal cuente o no con instalación de tierra.
- Se obtiene protección contra cortos, descargas estáticas y tormentas eléctricas.
- Se obtiene un voltaje de cero voltios entre neutro y tierra al pie de los computadores.
- No se requiere instalar cables exclusivos de alimentación desde el tablero principal a menos que la corriente total requerida por los computadores así lo exija. Si la corriente es superior a 20 amperios, se recomienda alimentar el transformador de aislamiento con dos líneas vivas (220 voltios), con lo cual se reduce la corriente a la mitad.
¿Qué es un acondicionador?
Es casi imposible encontrar en el mercado un transformador de aislamiento de propósito general, pues existen muchas variables técnicas y un sinfín de accesorios que dependen de la aplicación específica que se les quiera dar. Sin embargo, existen equipos que incorporan el transformador de aislamiento y se conocen con el nombre de "acondicionadores de voltaje" o "acondicionadores de línea".
La mayoría de los UPS y de los reguladores o estabilizadores de voltaje convencionales no poseen transformador de aislamiento sino un pequeño y económico auto-transformador. Por lo tanto, ya que son incapaces de corregir una mala instalación (como sí lo hacen los acondicionadores), sólo se deberían usar donde la instalación eléctrica cumpla con las exigencias del CEC o conectarlos a la salida de un buen acondicionador.
Antes de adquirir un acondicionador de voltaje debe verificar que se trate de una marca reconocida y que posea realmente el transformador de aislamiento (debe marcar "corto" entre la tierra y el neutro de salida y "circuito abierto" entre éstos y el neutro de entrada). Algunas marcas, incluso extranjeras, ofrecen simples reguladores con supresores de picos como "acondicionador de voltaje" o "line conditioner / stabilizer".
En el mercado actualmente se producen acondicionadores monofásicos, bifásicos y trifásicos, en 4 diferentes modelos y en potencias que van desde 200 VA, suficiente para soportar un pequeño computador, hasta 100 kVA para soportar grandes redes de computadores, cumpliendo con las normas del CEC y las más estrictas recomendaciones de los fabricantes de computadores.
En instalaciones temporales o donde no sea posible tomar la tierra de una varilla enterrada, de una tubería metálica o de la estructura del edificio, un Acondicionador de Voltaje proporciona una instalación eléctrica aislada (ideal desde el punto de vista del computador) equivalente a la instalación eléctrica de un avión, donde los computadores de la nave trabajan perfectamente sin ninguna conexión a tierra.
¿Cómo calcular la capacidad del acondicionador?
Aunque casi todos los equipos electrónicos modernos trabajan entre 102 y 132 VAC (voltios de corriente alterna) a 50 ó 60 Hertz (ciclos por segundo), no todos consumen la misma potencia (vatios o voltio-amperios). Para calcular la potencia total en voltio-amperios (VA) de los computadores y sus accesorios, sume todos los "consumos de placa" (localizada generalmente por detrás o por debajo) de los equipos. Si el consumo aparece en vatios o "watts" (W) divídalo por 0.7 (factor de potencia típico de los computadores) y si aparece en amperios (A) multiplíquelo por 120 (voltios) o por el voltaje nominal que aparezca en la placa.
Es posible que el cálculo anterior le sugiera adquirir un acondicionador mayor al el que realmente necesita, ya que en muchos equipos la corriente de placa sólo se presenta al encenderlos (cuando están fríos) y puede ser hasta 20 veces mayor que en estado estable. Por lo tanto, si tiene la precaución de encender cada componente por separado, podrá conectar fácilmente dos, tres o más computadores personales (dependiendo de su configuración) a un buen acondicionador de 1 kVA (1000 VA) o entre cinco y diez a uno de 2 kVA. La impresoras modernas de inyección de tinta consumen menos de 50 VA, pero las láser suelen consumir alrededor de 1 kVA.
Instalación de redes de computadores
Recuerde que una de las finalidades de la de tierra es proporcionar una referencia común para las comunicaciones electrónicas de los computadores, por lo tanto, para garantizar una comunicación confiable y evitar daños en los módulos de comunicaciones (al presentarse voltajes diferentes en los extremos de los cables de datos), todos los computadores, impresoras y equipos de comunicaciones de una red local deben utilizar la misma tierra como referencia a menos que su comunicación sea inalámbrica (fibra óptica, radio-frecuencia, rayos infrarrojos, etc.).
Cuando hay muchos computadores situados en una misma área, se recomienda utilizar un acondicionador general y diseñar, a partir de él, una instalación eléctrica exclusiva para los computadores: A la salida del acondicionador se debe instalar un tablero auxiliar con "barras aisladas" para neutros y tierras, y para minimizar la caída de tensión en los conductores no se deben manejar más de 10 ó 15 amperios en cada circuito ni compartir cables entre circuitos diferentes. Los neutros deben ser blancos o grises, las tierras verdes (continuo o con rayas amarillas) y las fases negros o de cualquier otro color diferente.
Si se utilizan conductos, canaletas, cajas o divisiones metálicas para instalar los tomacorrientes, hay que manejar dos conductores de tierra para cada circuito: uno general (tierra de blindaje) para conectar las piezas metálicas de la instalación y otro aislado para conectar las tomas (de tierra aislada), por lo tanto, donde sea posible, es preferible utilizar conductos y cajas de PVC para los tomas y usar canaletas plásticas para distribuir los cables de datos.
En un sistema eléctrico "derivado separadamente" hay que garantizar el aislamiento total entre todos sus conductores y los de la instalación eléctrica general (incluyendo los cables de tierra). De lo contrario, el CEC exige utilizar el mismo electrodo para ambos o unir sólidamente el electrodo separado con el del tablero principal por medio de un cable calibre 6 o superior, dependiendo de la distancia entre los electrodos. Igualmente, si en una instalación existen varios acondicionadores que protejan equipos de una misma red, todos deberán utilizar el mismo electrodo de tierra, a menos que se unan todos los electrodos para formar una "malla de tierras".
Si la instalación es trifásica, el transformador de aislamiento debe tener configuración "delta-estrella" y el neutro de salida debe tener el doble del calibre de los conductores vivos, ya que las corrientes retornadas por los computadores no se anulan en el neutro, como sí ocurre con otros tipos de cargas balanceadas alimentadas con transformadores trifásicos.
Protección para la línea telefónica
Cada vez es más común encontrar computadores con fax, módem o contestador telefónico incorporado, los cuales, además de las tres líneas eléctricas (vivo, neutro y tierra) permanecen conectados a las dos líneas que conforman el par telefónico. Teniendo en cuenta que cualquier sobrevoltaje que se presente entre dos de las cinco líneas puede dañar el computador (aún estando apagado ya que el interruptor sólo desconecta la línea viva), es fundamental "acondicionar" también la entrada de la línea telefónica al computador.
Para lograrlo, existen pequeños pero sofisticados protectores, adaptables a cualquier equipo telefónico: fax, módem, planta telefónica, teléfono inalámbrico, etc. Estos protectores son un modelo avanzado que poseen un pararrayos de gas (GDT), varios limitadores termosensibles de corriente y un supresor de picos de altísima velocidad, que proporcionan la mejor protección posible contra los rayos y sobrevoltajes, equivalente a la suministrada por protectores mucho más costosos utilizados en las grandes plantas telefónicas digitales.
No olvide que para lograr la máxima protección es importante que sus equipos cuenten con una adecuada instalación de tierra (tal como lo exige el CEC) o que los conecte a un Acondicionador de Voltaje con transformador de aislamiento que les simule una instalación eléctrica ideal.
